鲁班锁工作室教学计划.docx

解决问题工作室教学计划（八）鲁班锁工作室训I练目标：根据己有问题，设计并实施解决方案；提出新的问题，研究解决策略，攻克难点关键，寻求解决途径。训练载体：鲁班锁制作与拆装训练时间:36课时训练纲要（具体安排）：顺序训练主题主要内容材料时数第一课1绪论问题及解决问题32鲁班锁介绍历史；桦卯结构；类型实物第二课1木材基本知识树种、特性；选料；杉、松、棒、花梨、32木材手工加工训练划线、切割、公差配合、表面处理截面20*15,长度200实木第三课木垫实作每人制作半样的木垫子一个，4根木料两两相交材料：截面20*10,长度600实木3第三课菠萝锁实作三人合作制作九根菠萝锁一套，每人制作一长二短材料：截面25*25,长度600实木3第四课柱型锁实作每人制作六根柱形锁一套,在A、B、C、D、E、F中任选一种材料：截面20*20,长度600实木6第五课板式锁实作六人合作制作六片板式锁一套，每人制作其中一片选择连接方法并六人相同材料：截面20*20,长度3000实木6第六课鲁班锁结构研究拆开与装配训练已有作品3第七课鲁班锁结构开发结构设计，画成图纸；有创意的学生业余时间制成实物6第八课鲁班锁拆装比赛3合计36（1）鲁班锁历史、梯卯结构基本原理、各种鲁班锁结构介绍。2课时。（2）木材品种认识、选料、划线、切割、公差配合、打磨。2课时。（3）六根柱型鲁班锁实作、装配、作品点评、问题讨论（寻求装配规律）。8课时。（4）六片板式鲁班锁实作、装配及作品点评、问题讨论（探索结构）。12课时。（5）下列两项选其一：9课时。自选结构鲁班锁实作、装配及作品点评。自行设计桦卯结构并进行实作，作品点评。（6）能力考核（或用比赛方法代替考核）：鲁班锁拆装。3课时。5 .训练规模：每次20人6 .设备与工具：大型钳工台，20个工位；小型台钻或手枪钻2把，2、3、4、5、6毫米直柄麻花钻若干支；15厘米钢直尺、划线笔、钳工钢锯、直角尺、木刻刀每工位一套，游标卡尺5把。7 .材料与辅料：硬木线条（截面30*30毫米、20*20毫米）若干米；木胶若干；砂纸若干。8 .其他：（1）编写讲义，学生训练手册，制作模型；（2）制订训练操作规程、安全规定；（3）作品评选，推荐优秀作品进入训练中心陈列室展示；（4）建立学生基本信息及考勤考绩档案，发结业证。第一课准备第一节绪论问题与解决问题一、问题释义什么是问题？这个话题提出来，猛然间让人觉得不知所云！确实，我们几乎没有考虑什么是问题。但我们平时无不谈问题、说问题、解决问题。正因此，我们成天被问题所困扰，甚至不知道从何下手解决问题。这样看来，了解问题或界定问题本身具有十分重要的意义和必要。什么是问题呢？问题是标准（预期）与实际结果之间的差异。我们联想平时所讲的问题、反映的问题、调查的问题、听到的问题等，几乎都是我们标准模糊所带来的结果。问题既然是标准与实际之间的差异，那么，解决问题至少有几种出路：1 .如果问题是标准太高所带来的，那么，降低标准时解决问题的途径。比方说，有位老师傅抓药，一抓一个准，每次误差都在1克以内。如果用这个标准去要求其他师傅或学徒，要求他们以此称量准确，他们都做不到，这就是确定的这个标准不恰当。2 .如果是标准太低所带来的，那么，提高标准时解决问题的途径。许多精密仪器的加工，其精度要求非常高，误差小于1丝（O.01毫米）。如果，我们用亳米的误差去做精密仪器，那是不可能做出质量合格的产品的。3 .如果标准恰当，但还是存在问题，我们就要考虑是不是实际的环境和采取的方法不当导致问题的出现。比如说，今年很多地方连续暴雨，导致稻田用药无法正常进行，错过用药时机，因此，有些农药尽管已经为用户所购买，但因为没有机会使用，结果，农药大量超标。这主要是环境带来的影响。标准不能解决问题，只能判断问题原因所在。要解决问题，需要在执行上下功夫。案例：解决洗碗的问题，标准及其执行。一个日本人和一个中国人在美国留学，并同时在一个美国餐厅打工，做洗碗的工作。美国人是一个崇尚标准化的国家，洗碗液有标准：洗碗时用抹布洗八圈，才能保证每只碗都能被洗干净。日本人按照这个标准日复一日的洗，而中国人就琢磨着，能不能少洗一圈，看看可不可以洗干净。第一次尝试少洗一圈，碗洗的很干净。于是，中国人告诉日本人，洗碗可以少一圈，碗依然洗的很干净。日本人依然按照餐厅的规定洗碗。中国人就少洗了一圈。不久，中国人又开始尝试，能不能擦6圈，看看碗是否洗的干净，结果，还是洗的很干净。就这样，中国人不断进行尝试。有一天，美国老板进行检查，发现碗个别出现饭粒的情形，于是，找来日本人问这批碗是不是他洗的，显然，这不是他洗的。于是找来中国人，最后结果可想而知一-中国人丢了饭碗。这个故事说明，解决问题必须解决标准与实际之间的差异，尤其要严格执行已经确定了的客观的标准。二、问题的构成1.给定。所谓“给定”，是指已经明确知道的，关于问题的条件的描述，即问题的初始状态。4 .目标。所谓问题的“目标”，是指关于构成问题结论的明确的描述，即问题要求的答案或目标状态。5 .障碍。所谓问题的“障碍”，是指问题的解决不是直接的、显而易见的，必须间接地通过一定的思维活动才能找到答案，确定目标状态。例如，用一条线段把一个任意三角形分成面积相等的两部分。在这里，问题的描述非常清楚，“给定”非常明确；“目标”也非常明确；解决问题的关键就是排除“障碍二三、问题的分类问题是可以根据不同标准划分不同类型的，不同类型对创新素质培养。1.精确问题与模糊问题精确问题即界定清晰的问题，是指初始状态、目标状态以及由初始状态如何达到目标状态的一系列过程都很清楚的问题。目的非常明确的问题，至多只是解决问题的途径不同而已。例如，已知A>B,B>C,问A与C哪个大。模糊问题即界定含糊的问题，是指那些对问题的初始状态或目标状态没有清楚的说明，或者对两者都没有明确的说明的问题。这些问题具有很大的不确定性。例如，已知A>B,B<C,问A与C哪个大。6 .常规问题与非常规问题常规问题是指那些用常规手段即可以使问题得到解决的问题。只要问题解决者按照人们惯用的手段和方法，按固定程序操作就能够使问题得到解决。解决常规问题主要依赖经验或从他人那里模仿得来的方法和手段完成。非常规问题是指那些用非常规手段才能解决的问题。非常规问题的特点是不能按照人们惯用的解决问题的方法和程序解决问题，而必须寻找新的方法和程序解决问题。非常规问题在我们的生活和科学研究中比比皆是。例如，我们学过平面几何，这是古希腊数学家欧几里得（约公元前300年）的几何体系。这个体系是建立在“公设”和“公理”基础上的，公设第5条是“一条是若两条直线都与第三条直线相交，并且在同一边的内角之和小于两个直角，则这两条直线在这一边必定相交J（这一公设又称为“平行公理”一些数学家提出，能不能依靠前4个公设来证明第5公设？这就是几何发展史上最著名的，争论了长达两千多年的关于“平行线理论”的讨论.证明第5公设的问题始终得不到解决。19世纪20年代，俄国教授罗巴切夫斯基在证明第五公设的过程中，他走了另一条路子。他提出了一个和欧式平行公理相矛盾的命题,用它来代替第五公设，结果建立了“非欧几何”体系。1851年，德国数学家黎曼所作的一篇论文论几何学作为基础的假设中明确的提出另一种几何学的存在，开创了几何学的一片新的广阔领域。黎曼几何中的一条基本规定是：在同一平面内任何两条直线都有公共点（交点），即黎曼几何学不承认平行线的存在。黎曼几何的模型是一个经过“改进”的球面。数学界的这种“非常规”问题的解决，为自然科学开辟了新的研究领域。爱因斯坦于1915年建立的广义相对论，就是彻底颠覆经典物理学观念的创世之作，它否定了牛顿的绝对时空观，认为空间不是平直的欧几里得空间，而是在引力场中弯曲的黎曼空间；时间也不是独立于空间的单独一维，它无时无刻不在空间之中，与空间构成一个统一的四维时空整体。7 .封闭性问题与开放性问题封闭性问题也叫闭锁性问题，是指解决的问题只有一个惟一固定的答案的问题。目前教科书中的问题，高考试卷中外语水平考试中的客观题部分都属于闭锁性问题。开放性问题是可以有多种答案的问题。目前教科书中有一些思考题、学生的作文等一些主观性问题均属于开放性问题。8 .复杂问题与复合问题复杂问题和复合问题的区别在于，复杂问题主要涉及到关系复杂性，涉及到多重关系和递归，复合问题则涉及到不同性质或不同任务的组合。复杂问题主要通过简化和递归方法来解决，复合问题则需要通过任务和问题的分解来解决。复杂问题是指包含多关系、多因素的问题。复杂问题的解决通常经过简化和递归两个过程。例如：汉诺塔（河内塔）问题。这是心理学中的经典智力游戏，传说来自印度。问题由3根柱子和3个圆盘组成，规则是每次只能移动一个圆盘，而且大的圆盘不能在小的圆盘上面，任务是把3个圆盘从第一根柱子移到第三根柱子上。如果把圆盘数增加为4个、5个、6个甚至更多，请试着计算最少移动次数。这是一个复杂问题。河内塔的每一步移动都会产生圆盘的不同状态，通常河内塔有3n种状态（n指圆盘数），解决河内塔问题所必需的最少移动次数为才-1。河内塔问题的解决是对复杂问题和简单问题关系的认识，涉及到复杂问题的简化和递归。通过5圆盘问题向4圆盘的递归可以实现5圆盘问题的解决，通过4圆盘问题向3圆盘问题的递归就实现了4圆盘问题的解决。因此，对于复杂问题可以先简化问题，把握简单问题的解决过程，然后通过复杂问题向简单问题的递归实现复杂问题的有效快速解决。复合问题是涉及到多性质、多任务的一类问题，分解是复合问题解决的基本方式和方法。例如：9点问题。四条直线连九点。有9个点，整齐地排成三行三列，要求用连续的四条直线，只许3折，把九个点全部穿过。就是一个复合问题，它涉及到画出一条直线和一个三角形两种不同的任务。如果不能实现任务的分解，就不能顺利解决9点问题，九点问题示意图见图3。9 .系统问题系统问题实际上是复杂问题和复合问题的组合，系统问题往往是一个庞大的需要要采用多目标决策方法来解决。例如：阿斯旺大坝及其教训。埃及尼罗河上所筑的阿斯旺高坝，1960年动工，1967年完工，1970年12部水电发电机组全部投入运转，耗资约10亿美元，是当时世界上最大的高坝工程，它高112米、长5公里，将尼罗河拦腰切断，形成了一个长650公里、宽25公里的巨大水库一一纳赛尔湖，具有灌溉、发电、防洪等综合效益的大型水利工程。阿斯旺大坝建成后，给埃及人民带来了廉价的电力，控制了水灾和旱灾，灌溉了农田，产生了巨大的经济效益。但出乎人们意料的是，修建水坝的同时却破坏了尼罗河流域的生态平衡，人们遭到了自然界的一系列报复：由于尼罗河的泥沙和有机质沉积到水库底部，尼罗河两岸的绿洲失去了肥源，土壤日益盐渍化并变得贫瘠；由于尼罗河河口供沙不足，河口三角洲平原开始从向海伸展变为朝内陆退缩，使这一地区的工厂、港口、国防工程有跌入地中海的危险；由于尼罗河的盐分和有机物经过了大坝的沉淀，变清后的河水流入地中海，使盛产沙丁鱼的渔场毁于一旦；由于大坝的阻隔，尼罗河下游奔流不息的活水变成了相对静止的死水，为血吸虫和疟蚊的繁衍提供了理想的生存条件，使水库一带居民的血吸虫病发病率高达80%以上。大坝建成后，人们在享受大坝益处的同时，随之发生的一系列生态环境问题也使埃及人民为此付出了沉重的代价。阿斯旺大坝的修建就是一个典型的系统问题，对于系统问题来说，任何一项决策都会产生一系列的“牵一发而动全身”的连锁反应，其中的利弊得失必须经全面综合分析才能做出科学的决策。如果仅从修建大坝的电力供应和水利方面来说，大坝是成功的。但修建大坝是一项巨大的系统工程，它不仅影响到水利、电力，而且影响到生态、渔业、国防、地质构造等多个方面；如果对这些方面的负面影响预测不足，就可能会得不偿失。在现实生活中，一事一决，只需考虑一种情况的单目标决策并不太多，决策者更多面对的是系统问题，需要决策者综合考虑到多方面、多层次的影响，采用多目标决策方法。10 创造型问题。创造型问题是人们从未提出过的问题。爱因斯坦所说的“提出一个问题比解决一个问题更重要”指的就是这类问题。他的相对论的创立就是从这样一个问题开始的：“如果我以光速C和光线一道运动，我观察到的光线是不是仍将是静止在空间的振动着的电磁波呢？”此外，如费马猜想、歌德巴赫猜想等都是非常有创造价值的问题。四、问题的解决1.问题解决的特点。问题解决是指个人应用一系列的认知操作，从问题的起始状态到达目标状态的过程。问题解决有下面几个基本特点。目的性。问题解决具有明确的目的性，它总是要达到某个特定的目标状态。没有明确目的指向的心理活动，如漫无目的的幻想，则不能称为问题解决。认知性。在问题解决的过程中，必须有认知成分的参与。不管什么样的问题，其解决的效果都依赖于认知活动的紧张性和质量。序列性。从问题的一种状态到另一种状态所采用的一系列的方法或步骤。问题解决包含一系列的心理活动，即认知操作，如分析、联想、比较、推论等。仅仅是简单的记忆提取等单一的认知活动，都不能称之为问题解决。与问题类型相对应，问题解决也有两种类型：一是常规性问题解决，使用常规方法来解决有结构的、有固定答案的问题；二是创造性问题解决，综合应用各种方法或通过发展新方法、新程序等来解决无结构的、无固定答案的问题。各种发明创造都可以看做是创造性问题解决的典型例证。当然，常规和创造是相对的，同样的一种解决问题的方式，对老师而言可能属于常规性的，对于学生而言则可能是创造性的。11 .问题解决的过程解决问题的一般过程为：发现问题、理解问题、提出假设和检验假设四个阶段。1.发现问题。从完整的问题解决过程来看，发现问题是其首要环节。只有存在问题时，人们才有可能产生解决问题的认知活动。同一个事件或情境能否成为问题，这是因人而异的。有人善于发现、提出问题，有人则对问题熟视无睹。爱因斯坦有一个著名的观点：提出一个问题比解决问题更重要。的确，发现问题，特别是发现有价值的问题，并不是一件容易的事。所以，是否善于发现问题是思维发展水平的一个重要标志。巴甫洛夫在人们司空见惯的“吃东西就会流口水”的现象中提出了有价值的问题，发现了条件反射，并进而揭露出高级神经活动的规律、这是善于发现问题的典型事例。能否发现问题，这与个体的活动积极性、己有的知识经验等有关。个体的好奇心、求知欲望越强，活动的积极性越高，则越能发现常人所发现不了的问题。个体的知识经验越丰富，视野也越开阔，这就更容易发现问题。12 理解问题理解问题就是把握问题的性质和关键信息，摒弃无关因素，并在头脑中形成有关问题的初步印象，即形成问题的表征。表征既是个体在头脑中对所面临的事件或情境的表现和记载，也是个体解决问题时所加工的对象。对学生问题解决而言，这个阶段很重要。对问题的表征既包括问题的表面特征，也包括其深层特征，后者是解决问题的关键。在表征问题时，人们经常借助于外在的具体的形式，如画图表、路线图等，使表征更明确、直观。例如：在抽屉里有黑色和棕色两种短袜混在一起，黑袜和棕袜数量之比为为4：5,请问：为了得到一双相同颜色的短袜，你要从抽屉中取出多少只短袜来？什么信息与解决这个问题有关？你是否意识到有关黑袜棕袜之比为4：5的信息是无关的。只要抽屉有两种不同颜色的短袜，你就要取出三只，其中有两只一定是相同的一双。认知心理学将理解问题看做是在头脑中形成问题空间的过程，问题空间是个体对一个问题所达到的全部认识状态，包括问题的起始状态、目标状态以及由前者过渡到后者的各中间状态和有关的操作。不同的人，构造的问题空间也可能不同；同一个人，在问题解决之前也可能改变或重构问题空间。个体的知识经验以及注意、记忆、思维等认知过程影响着问题空间的构造。13 提出假设提出假设就是提出解决问题的可能途径与方案，选择恰当的解决问题的操作步骤。常用的方式主要有两种：算法式和启发式。算法式即把解决问题的所有可能的方案都列举出来，逐一尝试。此种方式虽然可以保证解决问题，但效率不高。启发式即依据经验或直觉选择解法。它可以迅速地解决问题，但不排除失败的可能。能否有效地提出假设，受到个体思维的灵活性与已有的知识经验的影响。思维越灵活，越能多角度地分析问题，就能提出越多的合理假设；与问题解决相关的知识经验越丰富，就越有利于扩大假设的数量并提高其质量。14 检验假设检验假设就是通过一定的方法来确定假设是否合乎实际、是否符合科学原理。检验假设的方法有两种：一是直接检验，即通过实践来检验，通过问题解决的结果来检验。如果假设在付诸实施之后获得了预期的结果，则假设就是正确的；否则，它就是不正确的。二是间接检验，即通过推论来淘汰错误的假设，保留并选择合理的、最佳的假设。当然，间接检验的结果是否正确，最终还要由直接检验来证明。在解决较简单的问题时，上述几个阶段可能并不明显，往往是比较简缩的，可能在理解问题的同时就提出了解决问题的假设。但在解决比较复杂的问题时，它们是明显存在的，并可能出现多次的反复循环。阅读材料：关于问题解决过程的观点问题解决是一个复杂的过程。关于问题解决的研究在心理学界已有一个较长的历史。自威廉詹姆斯对问题解决作出了一个较为明确的界定以来，在心理学中问题解决的研究逐步走上了科学化的道路，并形成了几种影响较大的观点。桑代克的“试误说二桑代克是最早就问题解决进行实验研究的学者。他通过巧妙的实验设计，把猫放进一个迷笼里；观察它是如何找到逃出迷笼的方法的。他发现，猫在成功地逃出迷笼之前要进行一系列杂乱的行为，即不断地尝试，不断地犯错误，并在这个过程中慢慢地放弃无效尝试。最终学会了逃出迷笼。据此；他认为，问题解决就是一个通过尝试错误的方式来排除不成功的做法的过程。柯勒的“顿悟说柯勒作为格式塔心理学的著名代表人物之一，在对大猩猩这种高级动物的问题解决进行实验研究的基础上，提出了与桑代克针锋相对的观点。他发现，被圈在栅栏里的大猩猩，在试图获取栅栏外的食物时，并没有过多的尝试行为，而是在充分地分析了问题情境后，直接找到了解决问题的方法，即将栅栏内的几根竹竿连接起来作为工具，去获得栅栏外的食物。他由此认为，问题解决依赖于问题解决者对问题情境和各种事物之间关系的理解和领悟，是“旧格式塔”的豁然改组和“新格式塔”的豁然形成。问题解决是顿悟而非试误的结果。杜威的“五阶段说二杜威对问题解决研究的贡献在于他对问题解决的过程进行了阶段划分。这种划分对当前的研究也不乏参考价值。杜威认为，问题解决是由五个循序渐进的环节组成的，它们分别是：呈现问题（意识到问题的存在）、明确问题（识别问题的本质和解决问题的重要条件）、形成假设（提出一个或几个似乎合理的问题解法）、检验假设（确定最可行的办法）、选择最佳假设（在权衡优劣的基础上确定最佳方案）。信息加工论模式。信息加工论者把问题解决看作是信息加工系统（即大脑或计算机）对信息的加工，把最初的信息转换成最终状态的信息。随着计算机技术的迅猛发展，许多心理学工作者企图用计算机模拟人类问题解决过程，根据计算机以人类解决问题的方式工作时的运行机制来推测支配人类解决问题过程的某些机制。现在，计算机通过编好的程序可以下棋,诊断病情，证明复杂的数学和逻辑问题等等。在这些计算机模拟程序中，最为有名的当属纽厄尔、西蒙等人（NeWed&Simony）（西蒙，1986；安德森，1990）1958年设计的“通用问题解决程序"（generalproblemsolver）o这一程序的编制过程是，先让被试在实验中解决一定的问题，一边解决一边大声说出自己的想法，实验者将这些口语录制下来,进行分析整理，然后编成计算机程序，来模拟人的解决问题的行为。这一程序揭示出问题解决的过程就是通过一系列的操作达到目标的过程，在这个过程中问题解决者遇到各种问题情景，这些问题情景的总和就构成了问题状态。问题状态分初始状态和目标状态以及从初始状态到目标状态的一系列中间状态。问题解决者的目的就是想法从问题的初始状态一步步转变为目标状态。问题解决者把一种问题状态改变成另一种问题状态的操作称之为算子（Perator）0因此，问题解决的过程就是利用算子从初始状态转变到目标状态的过程。现代认知派的模式。自皮亚杰的认知理论面世和现代认知心理学产生以后，人们热衷于从认知的角度来解释人类解决问题的过程。涌现出了许多有影响的观点和模式，如奥苏贝尔与鲁宾逊的模式、格拉斯（CIaSS）的模式、基克等人（M.1.Gick1986,Derry1992,Derry&Muphy1986,Gallin1992）的模式、吉尔福特的智力结构解决问题的模式。他们既不利用动物也不借助于计算机，而是研究人类解决某类问题的实际过程，他们虽然也和杜威等阶段论者那样，将人类解决问题的过程划分成了一个一个阶段，但是，他们的描述并非仅仅停留在对表面现象的描述之上，而是在认知的层次1.在对试误说、顿悟说和信息加工论综合的基础之上，使用诸如“认知结构”、“图式激活”、“问题表征”等术语对问题解决的各阶段进行更深入的描述，是传统阶段论的一个螺旋的上升；并且，更加注重各阶段之间的动态联系，更真实地描述了人类解决问题的动态过程，对问题解决技能的培养和教学具有更好的指导意义。下面重点介绍奥苏贝尔等人的模式奥苏贝尔和鲁宾逊（AnoUbeI&Robinson）（邵瑞珍1987）以几何问题的解决为原型，干1969年提出了个解决问题的模式（见下图）这个模式表明，解决问题一般要经历下述四个阶段。奥苏贝尔和鲁宾逊解决问题的模式（1）呈现问题情境命题（2）明确问题的目标和已知条件学生利用有关的知识背景使问题情境命题与他的认知结构联系起来，从而理解所面临问题的性质与条件。这样一方面规定解题过程的目标或终点，另一方面明了问题的最初状况，提供进行推理的基础。（3）填补空隙这是解决问题的核心。学生看清了“已知条件”（他当时的状况）和目标（他必须达到的地方）之间的空隙和差距之后，便利用有关背景命题，根据一定的推理规则和解题策略来填补问题的固有空隙。（4）解答之后的检验问题一旦解决，通常便会出现一定形式的检验，查明推理时有无错误、空隙填补的途径是否简捷，以及可否正式写下来供交流之用等。这一模式的特点是不仅描述了解题的一般阶段，而且指出了原有认知结构中各种成分在解决问题过程中的不同作用，为培养解决问题的能力指明了方向。但是，这一模式是以数学中的问题解决为原型的，并不全适于其他学科的问题解决，因而缺乏一般性。第二节鲁班锁介绍一、鲁班鲁班，姓公输，名般。又称公输子、公输盘、班输、鲁般。鲁国人（山东曲阜）。“般”和“班”同音，古时通用，故人们常称他为鲁班。大约生于公元前507年，卒于公元前444年。生活在春秋末期到战国初期，出身于世代工匠的家庭，从小就跟随家里人参加过许多土木建筑工程劳动，逐渐掌握了生产劳动的技能，积累了丰富的实践经验。鲁班是我国古代的一位出色的发明家，两千多年以来，他的名字和有关他的故事，一直在广大人民群众中流传。我国的土木工匠们都尊称他为祖师。鲁班的发明创造很多。不少古籍记载，木工使用很多的木工器械都是他发明的。像木工使用的曲尺，叫鲁班尺。又如墨斗、伞、锯子、刨子、钻子等，传说均是鲁班发明的。这些木工工具的发明，使当时工匠们从原始、繁重的劳动中解放出来，劳动效率成倍提高，土木工艺出现了崭新的面貌。这里面都包含着原始的物理科学知识。鲁班还是一个很高明的机械发明家。他制造的锁，机关设在里面，外面不露痕迹，必须借助配合好的钥匙才能打开。墨子一书中有这样的记载：“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下。”就是说鲁班制作的木鸟，能乘风力飞上高空，三天不降落。这可不可以认为，是原始航空科学的先头兵。鲁班还改进过车辆的构造，制成了机动的木车马。这种木车马由木人驾御，装有机关，能够自动行走。后世不少科技发明家，如三国时期的马钧、晋朝的区纯、北齐的灵昭、唐朝的马待封等，都受这个传说的影响，相继朝这个方向发展过。在兵器制造方面，鲁班曾为楚国制造攻城用的器械，在战争发挥过巨大作用。后来在墨子的影响下，不再制作这类战争工具，专门从事生产和生活上的创造发明，以造福于劳动人民。2400多年来，人们为了表达对鲁班的热爱和敬仰，把古代劳动人民的集体创造和发明也都集中到他的身上。因此，有关他的发明和创造的故事，实际上是我国古代劳动人民发明创造的故事。鲁班的名字实际上已经成为古代劳动人民勤劳智慧的象征。二、禅卯结构桦：竹、木、石制器物或构件上利用凹凸方式相接处凸出的部分，学名：称“用卯：木器上安梯头的孔眼（卯眼或榨眼）。样卯结构是相连接的穿带燕尾另一类是作为“点”的结构方法。主要用于作横竖材丁字结合，成角结合,交叉结合，以及直材和弧形材的伸延接合。如“格肩梯”、“双桦”、“双夹梯”、“勾挂样”、“锲钉样”、“半樵”、“通样”等等。左图为格肩桦还有一类是将三个构件组合一起并相互连结的构造方法,这种方法除运用以上的一些樵卯联合结构外，都是一些更为复杂和特殊的做法。如常见的有“托角梯”、“长短梯”、“抱肩梯”、“粽角梯”等。大小孔明锁连环锁12方锁三、鲁班锁鲁班锁是流传千年的古代智慧，也叫“八卦锁”、“孔明锁”，是中国古代传统的土木建筑固定结合器，民间还有“别闷棍”“六子联方”“莫奈何”“难人木”等叫法。不用钉子和绳子，完全靠自身结构的连接支撑，就像一张纸对折一下就能够立得起来，展现了一种看似简单，却凝结着不平凡的智慧。近年来，鲁班锁作为一种老少皆宜的益智类玩具，逐渐又受到人们的重视。锁的种类各式各样，千其百怪。其中以最常见的六根（第一代、第二代或A类，B类）和九根的鲁班锁（第三代或C类）最为著名。六根的鲁班锁又按照地区、设计理念的不同，在构造上也不同。按照梯形，目前把六根鲁班锁主要分为两大类:A类和B类。当然，六根鲁班锁的梯形是远远不局限于这两种的。九根鲁班锁,挑选其中的若干根，可以完成“六合梯”、“七星结”、“八达扣”、“鲁班锁”。九种梯形要同时满足不同数量实现四种咬合结构，实为不易之事。民间按照梯卯结构逐渐触类旁通，又在标准孔明锁的基础上派生出了许多其他高难度的孔明锁，种类复杂多变，下面列出一般比较常见的13种:1 .大小孔明锁2 .四季锁3 .孔明连环锁4 .十二方锁5 .正方锁（方角鲁班球）6 .二十四锁（分A类和B类）7 .十八插钩锁8 .姐妹球9 .六方锁10 .十四阿哥锁11 .小菠萝12 .三三结（大菠萝）13 .三八结姐妹锁18插钩锁上海世博会山东馆的鲁班锁由2016块32乘以16厘米的1.ED模块组合而成。长宽高都达到5.2米的巨大鲁班锁在山东馆可以算作一个“地标性”的符号，提到山东馆，便想起鲁班锁。从外表上看，六根等长的条形体分成三组，经90度卯桦起来，形成30个显示面，组成一段完整的电影片段。四季轮回的景象、万物生长的朝气、洁白天鹅的优雅飞翔，无不展示了人与自然和谐相处的理念与美好愿景。据山东馆主创设计师、总工程师王延羽介绍，鲁班锁的展示正与山东馆的主题“齐鲁青未了”相呼应。用齐鲁的智慧解决城市的问题，在资源和技术都还十分有限的情况下，用一定的文化去改变城市的生活。鲁班锁就是齐鲁文化的象征符号。第二课木材手工加工第一节木材基本知识一、常用木材简介适用于家具、装饰的树种主要有：水曲柳I、东北榆、柳枝、樟木、横木、桦木、色木、柚木、山毛棒、樱桃木、紫檀、柏木、红豆杉、红松、柞木、黄菠萝、核桃楸、木荷、花梨木、红木、苦楝、香椿、酸枣等。为了准确识别树种，恰如其分地用材，必须充分了解一些常用木材的性能特征。按照材质密度，常用木材分为三类：轻质木材（含水率12%时气干密度小于O.5gcm3）泡桐：材质甚轻软，结构粗，切水电面不光滑，干燥性好，不翘裂。杉木：材质轻软，易干燥，收缩小，不翘裂，耐久性能好、易加工，切而较粗、强度中强、易劈裂，胶接性能好，是南方各省家具、装修用得最为普遍的中档木材。红松：材质轻软，强度适中，干燥性好，耐水、耐腐，加工、涂饰、着色、胶结性好。白松：材质轻软，富有弹性，结构细致均匀，干燥性好，耐水、耐腐，加工、涂饰、着色胶结性好。白松比红松强度高。杨木：质地细软，性稳，价廉易得。常做为榆木家具的附料和大漆家具的胎骨在古家具上使用。中质木材（含水率12%时气干密度0.5gcm-0.8gcm3）柳枝：其材质轻重适中，纹理直或斜而交错，结构略粗，易于加工，胶接性能良好。干燥过程中稍有翘曲和开裂现象。枫木：重量适中，结构细，加工容易，切削面光滑，涂饰、胶合性较好，干燥时有翘曲现象。樟木：重量适中，结构细，有香气，干燥时不易变形，加工、涂饰、胶合性较好。柳木：材质适中，结构略粗，加工容易，胶接与涂饰性能良好。干燥时稍有开裂和翘曲。水曲柳：其树质略硬、纹理直、结构粗、花纹美丽、耐腐、耐水性较好，易加工但不易干燥，韧性大，胶接、油漆、着色性能均好。重质木材（含水率12%时气干密度大于0.8gcm3）白桦：其材质略重而硬，结构细致、力学强度大、富有弹性。干燥过程中易发生翘曲及干裂，胶接性能好，切削面光滑。耐腐性较差，油漆性能良好。柞木：其木材比重大，质地坚硬、收缩大、强度高。结构致密，不易锯解，切削面光滑，易开裂、翘曲变形，不易干燥。耐湿、耐磨损，不易胶接，着色性能良好。目前装饰木地板用得较多。樟木：材质坚硬，纹理直，结构细、耐磨有光泽干燥时不易变形，加工、涂饰、胶合性较好。榆木：花纹美丽，结构粗，加工性、涂饰、胶合性好，干燥性差，易开裂翘曲。核桃木：山西吕梁、太行二山盛产核桃。核桃木为晋做家具的上乘用材该木经水磨烫蜡后。会有硬木般的光泽，其质细腻无性，易于雕刻，色泽灰淡柔和。其制品明清都有，大都为上乘之作。可用可藏。其木质特点只有细密似针尖状棕眼并有浅黄细丝般的年轮。重量与榆木等。楠木：是一种高档木材，其色浅橙黄略灰，纹理淡雅文静，质地温润柔和，无收缩性，遇雨有阵阵幽香。明代宫廷曾大量伐用。北京故宫等上乘古建多为楠木构筑。花梨木：材质坚硬，纹理余，结构中等，耐腐配，不易干燥，切削面光滑，涂饰、胶合性较好。紫檀（红木）：材质坚硬，纹理余，结构粗，耐久性强，有光泽，切削面光滑。国家木材标准中在“类别”部分有这样的描述：4.1 紫檀木类1. 1.1紫檀木类必备条件4. 1.1.1紫檀属（PteroCarPUS）树种。5. 1.1.2木材结构甚细至细，平均管孔弦向直径不大于160Pm。（注：m是长度单位微米，1微米=0.001毫米）6. 1.1.3木材含水率12%时气干密度大于1.00gcm3o7. 1.1.4木材的心材，材色紫红，久则转为黑紫色。二、木材的手工加工1.常用手工工具类别工具测量木工尺、卷尺、直尺划线墨斗、木工铅笔切割锯修整斧（粗修）、刨（细修）、铿：（细修）、砂纸（细修）、手工刀连接钻、凿、锤2.木材加工注意事项选材，根据需要选择树种以及平整、均匀、无结疤无缺残的材料。建立基准平面与基准棱，达到必要精度。划线，标识（注明需要切割的部位）。切割，掌握合适的余量。修整，达到必要精度。连接，注意公差配合，静配合时注意余量控制。三、木材手工加工训练按图制作：樵卯直角连接材料：截面20*15,长度200实木料一根时间：1课时1580第三课木垫实作项目：餐桌木垫要求：4根木料两两相交；只允许半桦连接；外形尺寸为120*120*20。每人独立制作半样的木垫子一个。材料：截面20*10,长度600实木一根。质量考核要点：紧配合；尺寸精度。时间：3课时。制作式样举例第四课9根菠萝锁实作项目：9根菠萝锁要求：3人合作制作9根菠萝锁一套，每人制作菠萝锁中的1长2短3根配件；组合后的外形尺寸为125*125*125；组合时动配合灵活而间隙小于0,2；表面光洁,缺口平整，外尺寸精度达到0.5以内。材料：截面25*25,长度900实木一根。质量考核要点：动配合；尺寸精度。时间：制作2课时，拆装训练1课时，共3课时。尺寸说明：9根菠萝锁由3个相同的长部件与6个相同的短部件组成,其中1个短部件中间为圆柱型。制作时根据所给材料设定尺寸。设定原则是：9个部件的截面都是正方形，边长为一个单位；长部件的长度为5个单位，大缺口长度为3个单位，小缺口长度为1个单位；短部件的长度为3个单位，缺口长度为1个单位；所有部件中的缺口位置均居中，并且深度为0.5个单位。第五课六根鲁班锁实作6根柱式鲁班锁的类型从拼合鲁班锁的过程中，柱子运动方式不同，可以分为A型、B型、C型三种类型。A型：所有的柱子只作相对于坐标轴的平行运动，柱子开槽只作垂直切割。这种拼合方式为A型。B型：拼合过程中，有一根（或多根）柱子作转动运动而实现拼合，为了实现转动,必须有一根（或多根）柱子制作成可转动的形状。这种拼合方式为B型。C型：在拼合过程中，有两根（或两根以上）柱子同时作拼合运动，但两根柱子的运动方向互不相同；运动方向既可以平行于坐标轴，也可以倾斜于坐标轴某一个角度，但运动方向是直线，同时运动的几根柱子运动方向互不相同；柱子开槽有倾表面。这种拼合方式为C型。项目：6根柱式鲁班锁要求:每人制作一套A型或者B型的6根柱式鲁班锁;组合后的外形尺寸为120*120*120；组合时动配合灵活而间隙小于0.2；表面光洁，缺口平整，外尺寸精度达到0.5以内。材料：截面20*20,长度900实木一根。质量考核要点：动配合；尺寸精度。时间：68课时。3（内含2洞）：修方丸怎作Mtr/iV>4,2/方空R4（15支鲁班锁之1,3,4,6,8,14）：6：7：V11制作ve方殖第六课六片板式鲁班锁实作项目：6片板式式鲁班锁要求：每6人合作人制作一套6片板式式鲁班锁，每人负责1片；组合后的外形尺寸为120*120*120；制作静配合达到标准，牢固无缝隙；组合时动配合灵活而间隙小于0.2；表面光洁，缺口平整，外尺寸精度达到0.5以内。材料：截面20*20,长度900实木3根（总长度2700）。静配合：采取质量考核要点：静配合；动配合；尺寸精度。时间：6课时。